Ordenadores Cuánticos: Un paso más cerca

Visualización de un estado cuántico entrelazado que representa un único código de computadora. Tony Melov / UNSW

Ingenieros de la Universidad de Nueva Gales del Sur, Australia, han hecho un avance importante que trae a las computadoras cuánticas un paso más cerca de la realidad.

El equipo creó una versión cuántica de un código de computadora estándar dentro de un chip de silicio. El descubrimiento muestra que es posible construir ordenadores cuánticos realistas y fiables.

Las computadoras cuánticas tienen el potencial para resolver problemas mucho más rápidamente que cualquier equipo que existe en la actualidad, ya que combinan las reglas de la informática con los fenómenos de la mecánica cuántica que no se observan en la vida cotidiana. A saber, el principio de superposición, popularizado por el gato de Schrödinger y el entrelazamiento cuántico.

La prueba específica realizada en Australia utiliza el entrelazamiento para ejecutar el código. Las partículas entrelazadas son creadas juntas de una manera específica para que sus propiedades, como la energía y el impulso, estén conectados. Si una propiedad se cambia en una partícula, por ejemplo, durante una medición, la otra partícula también se verá afectada. Los cambios son instantáneos, incluso si las dos partículas están en los extremos opuestos del universo, por lo que los científicos pensaban que podría ser una violación de la relatividad especial, que dicta que la información no puede viajar más rápido que la luz. Sin embargo, recientemente,  se ha demostrado  que el entrelazamiento es un fenómeno real.

La utilización de comportamientos cuánticos añade más capacidad de computación. "Esta es, en cierto sentido, la razón por la que los ordenadores cuánticos pueden ser mucho más poderoso", dijo Stephanie Simmons, co-autor del estudio, en un comunicado. "Con el mismo número de bits, que nos permiten escribir un código informático que contiene muchas más palabras, y podemos usar esas palabras adicionales para ejecutar un algoritmo diferente que obtiene el resultado en un menor número de pasos”.

El experimento consistió en la creación de un estado entrelazado entre el núcleo de un átomo de fósforo y un solo electrón dentro de un chip de silicio. El fósforo y el electrón forman un qubit, el equivalente de un bit cuántico en el ordenador, y en el experimento mostraron que pueden ser controlados y utilizados para operaciones fácilmente. El bit convencional sólo tiene dos estados posibles - 0 y 1 - los qubits tienen muchos más gracias a la mecánica cuántica, por lo que se espera que los ordenadores cuánticos sean significativamente más poderosos que las computadoras que tenemos hoy. 

"Ahora, hemos demostrado más allá de toda duda de que podemos escribir el código dentro de un dispositivo que se asemeja a los microchips de silicio que tiene en su ordenador portátil o su teléfono móvil", dijo el profesor Andrea Morello, líder del equipo.

Los ordenadores cuánticos o superordenadores almacenan sus datos en los microscópicos qubits, en lugar de en transistores o discos duros como hacen los convencionales. Ahora, un equipo de científicos australianos ha logrado codificar por primera vez información cuántica sobre silicio mediante pulsaciones eléctricas simples. Este avance supone la posibilidad de fabricar superordenadores a gran escala por su asequible coste.

En otras palabras, lo que los investigadores han conseguido es que un qubit -bit cuántico o unidad básica de medida en este tipo de máquinas- pueda ser controlado utilizando campos eléctricos, en vez de los pulsos de campos magnéticos oscilantes como ocurría hasta ahora. Así, se distorsiona la forma de una nube de electrón unida al átomo con campos eléctricos localizados, lo que permite modificar la frecuencia de sus respuestas.

La investigación ha sido publicada en  la revista Nature Nanotechnology.